CN105508693B - 电动紧急切断执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动紧急切断执行机构；包括机体，可逆电机，励磁刹车，动力传动机构，储能机构，紧急切断时缓冲机构，手动操作机构，手轮自锁机构，自动复位机构。有电源的正常情况下靠电机动力来开关阀门而调节流量，停电的情况下靠弹簧恢复力紧急切断阀门，停电时通过手动操作能够打开阀门。提供安全可靠的电动紧急切断执行机构。

Description

电动紧急切断执行机构

技术领域

本发明涉及系统控制及自动化仪器仪表技术领域。具体属于电动执行机构技术领域。

背景技术

煤气管道、燃油管道发生突发事故时安装在管道的阀门需要紧急关闭或打开。发生突发事故时不能保证提供电源等外部动力，阀门需要自动紧急切断。

一般紧急切断动力靠弹簧恢复力。平常用电机动力把弹簧卷上并锁住，发生突发事故时靠弹簧恢复力紧急切断阀门。

但是现有电动紧急切断执行机构具有如下缺点；缺点1：电动紧急切断执行机构没有手动操作装置，因此停电的情况下无法打开阀门；缺点2：手动操作装置设置在电动紧急切断执行机构和阀门之间，这种手动操作装置采用蜗轮蜗杆传动结构，电动紧急切断执行机构的输出轴和阀杆通过手动操作装置连接在一起同时转动。手动操作装置壳体上安装蜗杆，蜗杆轴上固定手轮，需要手动操作时转动手轮克服弹簧恢复力和阀门阻力能够打开阀门。为了保证正常情况下电动紧急切断执行机构开关阀门，该蜗轮蜗杆结构采用离合器，可逆电机正常运转时离合器必须分开，蜗轮转动时蜗杆停止不转。但是设置离合器增加成本的同时万一忘了分开离合器恢复电源并向电机通电，手动操作装置或电动紧急切断执行机构的传动部件转不动而发生故障；缺点3：紧急切断结束的瞬间电机以及其他传动部件瞬时停止转动，像电机转子一样惯性大的部件容易损坏，齿轮也容易损坏。为了减轻紧急切断结束瞬间的冲击，电机和电机齿轮之间设置离合器，紧急切断时使电机不转而达到保护电机的目的。但是这种结构使齿轮的转动速度更快，紧急切段时间更短，齿轮更容易损坏。

发明内容

本发明为解决上述问题，其目的是提供一种安全可靠、停电时能够手动操作的电动紧急切断执行机构。

本发明为解决其技术问题的技术方案是：

一种电动紧急切断执行机构，用于紧急关闭或打开安装在管道上的阀门，其特征在于：包括：机体，所述机体包括机壳以及设置在所述机壳内的可逆电机，安装在所述可逆电机上的励磁刹车，与所述可逆电机相连的紧急切断缓冲机构，通过动力传动机构储存所述可逆电机的能量的紧急切断储能机构，与所述紧急切断储能机构相连用于紧急关闭阀门的输出轴，以及设于所述动力传动机构上的离合轴；支架，其被固定在所述机壳的外侧，该支架包括自锁机构以及自动复位机构；以及手动操作装置，其包括能够与所述机体内的所述离合轴相离合的离合机构，以及与所述支架上的所述自动复位机构相连的转动机构，其中，在通电的正常情况下所述离合轴与所述离合机构相分离，通过所述可逆电机的动力开关阀门，当停电的情况下所述所述离合轴与所述离合机构相结合，通过所述手动操作装置打开阀门。

在本发明中，所述动力传动机构还包括单向离合器，当停电紧急切断时使所述可逆电机以及其他动力传动机构高速旋转，紧急切断结束时所述单向离合器和所述输出轴之间的传动机构停止转动，所述可逆电机和所述单向离合器之间的传动机构继续转动一定时间后停下来，从而起缓冲作用。

在本发明中，所述动力传动机构包括，电机齿轮，安装在所述减速器的减速器输出轴上；中间齿轮，与所述电机齿轮相啮合并于所述单向离合器相连接；以及离合轴齿轮，经由所述单向离合器与所述中间齿轮相连，其中，所述离合轴是将离合轴齿轮加长而成，在正常情况下所述离合轴与所述离合机构处于分离状态，从而所述手动操作装置停止不转；停电状态下需要手动操作时使所述离合机构与所述离合轴连接在一起，通过所述手动操作装置的转动能够转动所述输出轴。

在本发明中，停电时通过所述手动操作装置转动所述输出轴从而打开阀门后，所述手动操作装置会用所述自锁机构锁住所述转动机构，所述紧急切断储能机构也不会自动关闭，保持打开状态。

在本发明中，所述紧急切断储能机构包括，与所述离合轴齿轮相啮合的弹簧轴大齿轮、设于所述弹簧轴大齿轮内的弹簧轴以及卷绕在所述弹簧轴上的卷簧，与输出轴的主齿轮相啮合的弹簧轴齿轮，当电源被切断从而所述可逆电机不能运转时，由所述紧急切断储能机构的所述卷簧靠弹簧的恢复力逆向旋转，从而使与所述弹簧轴齿轮相啮合的所述主齿轮带动所述输出轴向关闭阀门的方向旋转。

在本发明中，所述输出轴上具有固定定位块，当所述输出轴转到全关位置时，所述固定定位块被固定在所述机体的定位螺栓挡住从而所述输出轴停止转动。

在本发明中，所述输出轴上固定有全开凸轮，当所述输出轴到达全开位置时，所述全开凸轮触动全开限位开关，从而断掉所述可逆电机的开方向电源，所述可逆电机停止转动。

在本发明中，所述支架的所述自锁机构为压簧，在所述支架的外侧安装有固定销子，所述固定销子上套所述压簧，所述固定销子在所述支架孔内轴向移动。

在本发明中，所述手动转动机构包括：手轮，以及用于固定在所述支架的固定板，所述固定板与所述手轮一体旋转；所述固定销子被插入到所述固定板的长孔内，当所述手轮向开方向转动时，所述固定销子从所述固定板的长孔弹出来，从而所述手轮能够继续向开方向转动；

当需要关闭时将所述手轮向关方向转动，需要保持一定开度时所述固定销子插入到所述固定板长孔内即可保持开状态。

在本发明中，离合机构为用于安装所述手轮的手轮轴，所述手轮轴上形成有用于插入所述离合轴的前端的凹孔，当向下压所述手轮时，所述离合轴被插入到所述手轮轴的凹孔内，从而所述离合轴和所述手轮轴能够同时转动。

根据本发明，能够达到如下效果。

即，在有电的正常情况下靠可逆电机动力开关阀门，当停电的情况下通过手轮能够打开阀门。

附图说明

图1为本发明的电动紧急切断执行机构的结构示意图

图2为紧急切断储能机构示意图

图3为卷簧的俯视图

图4为支架结构示意图

图5为手动操作装置

图6为固定板俯视图

图7为离合轴示意图

图8为单向离合器结构示意图

图9为紧急切断执行机构的电路图

具体实施方式

以下，根据附图对本发明具体实施方式进行详细地说明。

图1为表示本发明的电动紧急切断执行机构的结构示意图。1是机体，1a是机壳上部，1b是机壳下部，2是可逆电机，可逆电机2是有电源的情况下开关阀门的动力来源，3是减速器，减速器3把可逆电机2的动力传递到动力传动机构。4、5、8、9、10、11是齿轮，12是输出轴，电机的动力通过齿轮传递到输出轴12，输出轴12与阀门连接，通过可逆电机2的正反转开关阀门。30是励磁刹车，可逆电机2和励磁刹车30是不能同时通电，可逆电机2运转时励磁刹车30处于断电状态释放可逆电机2，可逆电机2的电源被切断停止运转时励磁刹车30被通电锁住可逆电机2。7是离合轴，离合轴7、中间齿轮5、离合轴齿轮8是一体并同时转动。13是弹簧轴，弹簧轴13、弹簧轴大齿轮9、弹簧轴齿轮10是一体并同时转动。14是卷簧，15是弹簧螺栓，16是定位块，17是定位螺栓，输出轴12转到全关位置时定位块16被定位螺栓17挡住而停止转动，阀门处于全关位置。40是全开凸轮，41是全开限位开关，42是全关凸轮，43是全关限位开关，输出轴12转到全开位置时全开凸轮40触压全开限位开关41而切断可逆电机2开方向的电源，输出轴12以及阀门在全开位置停止。输出轴12转到全关位置时全关凸轮42触压全关限位开关43而切断可逆电机2关方向的电源，输出轴12以及阀门在全关位置停止。20是支架，21是轴承，26是压簧，25是固定销子，27是压簧。123是手动操作装置，22是手轮轴，23是手轮，24是固定板，手轮轴22、固定板24、手轮23是一体并同时转动。手轮轴22能够在支架20内安装的轴承21内轴向移动，压簧26把固定板24、手轮23、手轮轴22向机壳1a外部方向顶起来、因此在有电源的正常情况下手轮轴22和离合轴7是分开，离合轴7转动时手轮轴22和手轮23是停止不转。

图2为紧急切断储能机构示意图。114是紧急切断储能机构，弹簧轴13与卷簧内端连接，弹簧轴13向顺时针方向转动时卷弹簧，弹簧螺栓15把卷簧外端固定在机壳1b。

图3为卷簧的俯视图。可逆电机2向开方向转动时弹簧轴顺时针方向转动而卷簧被卷上。

图4为支架结构示意图。固定销子25能够在支架的孔内轴向移动，克服压簧27的推力把固定销子25向手轮23方向退出来插入到固定板24长孔内，能够锁住手轮23使阀门处于开状态。把手轮23向开方向转动时固定销子25靠压簧27的恢复力自动弹到原来位置，手轮23能够自由转动。

图5为手动操作装置。在停电的情况下用手动操作打开阀门，将把手轮23向机壳1a方向压，手轮轴22与离合轴7插入并连接在一起，把手轮23向逆时针方向转动时通过离合轴7、离合轴齿轮8、弹簧轴大齿轮9、弹簧轴齿轮10、主齿轮11、输出轴12能够打开阀门。

图6为固定板俯视图。固定板24上设有厂孔的目的是固定板24向开方向转动时固定销子从长孔容易弹出来，自动解除自锁状态。

图7为离合轴示意图。离合轴7和手轮轴22能够离合。

图8为单向离合器结构示意图。中间齿轮5逆时针方向转动时单向离合器6的作用下离合轴7跟着中间齿轮5一起转动，中间齿轮5顺时针方向转动时离合轴7不转，中间齿轮5和单向离合器6在离合轴7为中心空转。离合轴7驱动中间齿轮5转动时，离合轴7向顺时针方向转动时中间齿轮5跟着向顺时针方向转动，但是离合轴7逆时针方向转动时中间齿轮不转，离合轴7在单向离合器6内空转。用可逆电机2的动力打开阀门时电机齿轮4顺时针方向转动，中间齿轮5驱动离合轴7逆时针方向转动，弹簧轴顺时针方向转动从而卷弹簧，主齿轮11和输出轴12逆时针方向转动打开阀门。用可逆电机2的动力关闭阀门时电机齿轮4逆时针方向转动，中间齿轮5顺时针方向转动，中间齿轮5是不能把可逆电机动力传递给离合轴7，但是卷簧恢复力使离合轴7顺时针方向转动，因此主齿轮11、输出轴12也转动能够关闭阀门。停电时靠卷簧恢复力紧急切断时弹簧轴逆时针方向转动，主齿轮11和输出轴12顺时针方向转动从而关闭阀门，同时弹簧轴大齿轮驱动离合轴7顺时针方向转动，可逆电机也转动，输出轴12到全关位置时定位块被定为螺栓挡住二停止转动，主齿轮11、弹簧轴齿轮、弹簧轴大齿轮、离合轴7停止转动，但是中间齿轮5继续向顺时针方向转动，因此电机齿轮4以及可逆电机2也继续转动一定时间后停下来，因此能够缓冲紧急切断结束时冲击。

图9为紧急切断执行机构的电路图。切段开关接通到88时可逆电机2向阀门开方向运转，输出轴12到达阀门全开位置时全开凸轮40触压全开限位开关41，全开限位开关41切断电机的开方向电路所述可逆电机2被停止运转。切段开关接通到89时可逆电机2向阀门关方向运转，输出轴12到达阀门全关位置时全关凸轮42触压全关限位开关43，全关限位开关43切断电机的开方向电路所述可逆电机2被停止运转。控制板控制可逆电机2和励磁刹车30不能同时通电，可逆电机2运转时励磁刹车30被断电释放电机，可逆电机2电源被切断停止运转时励磁刹车30通电因此锁住可逆电机2。

在图1中，可逆电机2向阀门关方向运转时可逆电机2的动力传递到电机齿轮4以及中间齿轮5，但是离合轴7并不是靠可逆电机2的动力向关方向转动，离合轴7是通过弹簧大齿轮及弹簧轴齿轮得到卷簧的恢复力而转动。主齿轮11和输出轴12是靠弹簧回复力向关方向转动。

在图1中，停电的情况下通过手动操作打开阀门并锁住手轮后重新恢复电源，可逆电机2向阀门开方向运转时手轮23向开方向转动，这时候固定销子从固定板长孔弹出来接触自锁，同时压簧26把手轮23向外推出，手轮轴22和离合轴7分开，从而可逆电机继续向开方向转动时手轮并不转，本手动操作装置是安全的。停电的情况下通过手动操作打开阀门并锁住手轮后重新恢复电源，可逆电机2向阀门关方向运转时手轮轴22和离合轴7仍然保持连接状态，这时候电机齿轮和中间齿轮转动，但是离合轴7以及弹簧大齿轮9、弹簧轴齿轮10、主齿轮11、输出轴12并不转，因此虽然可逆电机2空转，但是手轮不转。手轮从自锁状态被解除也好手轮还是处于自锁状态也好都是安全的。

在图1中，用线弹簧可以替代卷簧能够达到紧急切断阀门的目的。支架20内安装的轴承可以换成单向离合器，这时候手轮23只能向打开阀门方向转动，手轮23转动一定角度后手轮23随时都可以松手，但是手轮23被单向离合器锁住不被弹簧回复力自动向关方向转动。

Claims (10)

1.一种电动紧急切断执行机构，用于紧急关闭或打开安装在管道上的阀门，其特征在于：包括：

机体(1)，所述机体包括机壳(1a，1b)以及设置在所述机壳内的可逆电机(2)，安装在所述可逆电机(2)上的励磁刹车(30)，与所述可逆电机(2)相连的单向离合器(6)，通过动力传动机构(4，5，8，9，10)储存所述可逆电机的能量的紧急切断储能机构(114)，与所述紧急切断储能机构(114)相连用于紧急关闭阀门的输出轴(12)，以及设于所述动力传动机构上的离合轴(7)；

支架(20)，其被固定在所述机壳(1a)的外侧，该支架包括自锁机构(27)以及自动复位弹簧(26)；以及手动操作装置(123)，其包括能够与所述机体内的所述离合轴(7)相离合的手轮轴(22)，以及与所述支架上的所述自动复位弹簧(26)相连的手轮(23)，其中，

在通电的正常情况下所述离合轴(7)与所述手轮轴(22)相分离，通过所述可逆电机的动力开关阀门，当停电的情况下所述离合轴(7)与所述手轮轴(22)相结合，通过所述手动操作装置打开阀门。

2.如权利要求1所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

当停电紧急切断时使所述可逆电机(2)以及其他动力传动机构高速旋转，紧急切断结束时所述单向离合器(6)和所述输出轴(12)之间的传动机构停止转动，所述可逆电机(2)和所述单向离合器(6)之间的传动机构继续转动一定时间后停下来，从而起缓冲作用。

3.如权利要求1或2所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述动力传动机构包括，电机齿轮(4)，安装在减速器(3)的输出轴上；中间齿轮(5)，与所述电机齿轮(4)相啮合并与所述单向离合器(6)相连接；以及离合轴齿轮(8)，经由所述单向离合器(6)与所述中间齿轮相连，其中，

所述离合轴(7)是将所述离合轴齿轮(8)加长而成，在正常情况下所述离合轴(7)与所述手轮轴(22)处于分离状态，从而所述手动操作装置(123)停止不转；停电状态下需要手动操作时使所述手轮轴与所述离合轴连接在一起，通过所述手动操作装置的转动能够转动所述输出轴(12)。

4.如权利要求3所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

停电时通过所述手动操作装置(123)转动所述输出轴(12)从而打开阀门后，所述手动操作装置(123)会用所述自锁机构(27)锁住所述手动操作装置(123)，所述紧急切断储能机构(114)也不会自动关闭，保持打开状态。

5.如权利要求1所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述紧急切断储能机构(114)包括，弹簧轴(13)以及卷绕在所述弹簧轴(13)上的卷簧(14)，

当电源被切断从而所述可逆电机(2)不能运转时，由所述紧急切断储能机构(114)的所述卷簧(14)靠弹簧的恢复力逆向旋转，从而使与弹簧轴齿轮(10)相啮合的主齿轮(11)带动所述输出轴(12)向关闭阀门的方向旋转。

6.如权利要求5所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述输出轴(12)上具有固定定位块(16)，当所述输出轴(12)转到全关位置时，所述固定定位块(16)被固定在所述机体(1)的定位螺栓(17)挡住从而所述输出轴(12)停止转动。

7.如权利要求5所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述输出轴(12)上固定有全开凸轮(40)，当所述输出轴(12)到达全开位置时，所述全开凸轮(40)触动全开限位开关(41)，从而断掉所述可逆电机(2)的开方向电源，所述可逆电机(2)停止转动；所述输出轴(12)上固定有全关凸轮(42)，当所述输出轴(12)到达全关位置时，所述全关凸轮(42)触动全关限位开关(43)，从而断掉所述可逆电机(2)的关方向电源，所述可逆电机(2)停止转动。

8.如权利要求1所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述支架(20)的所述自锁机构(27)包括压簧和固定销子(25)，在所述支架的外侧安装有所述固定销子(25)，所述固定销子(25)上套所述压簧，所述固定销子(25)在支架孔内轴向移动。

9.如权利要求8所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述手动操作装置(123)还包括用于将所述手轮(23)固定在所述支架(20)的固定板(24)，所述固定板(24)与所述手轮(23)一体旋转；

所述固定销子(25)被插入到所述固定板(24)的长孔内，

当所述手轮(23)向开方向转动时，所述固定销子(25)从所述固定板(24)的长孔弹出来，从而所述手轮(23)能够继续向开方向转动；

当需要关闭时将所述手轮(23)向关方向转动，需要保持一定开度时所述固定销子(25)插入到所述固定板(24)长孔内即可保持开状态。

10.如权利要求1所述的电动紧急切断执行机构，其特征在于：

所述手轮轴(22)上形成有用于插入所述离合轴(7)的前端的凹孔，

当向下压所述手轮(23)时，所述离合轴(7)被插入到所述手轮轴(22)的凹孔内，从而所述离合轴(7)和所述手轮轴(22)能够同时转动。

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